适合人类长期居住的航天器的设计.docx

关于适合人类长期居住的航天器“生命圈II”的设计姓名：XX 学号：xxxxxx航天器“生物圈II”的简要介绍 为了使人可以长期居住，需要为人提供必要的物质基础，使人可以保持健康的生理状态，同时降低对居民身体素质的严格筛选，为此产生了”生命圈II”的设计构想。该设计构想来源于科幻电影以及高中时期的一道物理题。“生命圈II”主体由一个巨大的大圆环和中心的圆盘构成，圆环内有一个人造的小型生物圈，为人类提供生存的物质基础；同时整个系统自身将自转，可以为生活在其中的人模仿地球重力作用，使生活在其中的人不会由于长期处于失重环境导致的骨质流失等生理疾病，同时可以进行生育。一、 外形效果图与内部结构效果图二、”生命圈II”结构介绍1.概述：”生命圈II”外形如同一个巨大的面包圈，中间是一个贴附有很多太阳能板的圆盘结构，圆盘与主体圆圈通过若干个对称分布的管道结构相连。2.详细介绍 主体圆圈：主体圆圈由上、下两部分紧密结合而成，下方部分的材料主要是由轻质但是高强度、高韧性的合金，作为主体能承受很大的力的作用而不会断裂；上方部分主要是由透明高强度复合材料组合而成，太阳光可以全透过来，同时水汽和空气无法逃逸。主体圆圈分隔成8个大的舱段分别用来做生活区、运输区、控制区等若干个区域，各区域之间平常互相联通，但是在紧急时刻可以互相封闭。生活区用来供人们的日常生活、科研等活动；运输区主要用来共来往飞船进出系统与停靠，调度系统的客运于货运飞船的运行；控制区是整个系统的控制中枢，控制整个系统的正常运转，包括对能源系统、人工环境控制系统、生命保障系统、通信系统、雷达系统、武器系统等系统的控制。 中心圆盘：主要材料还是轻质但是高强度、高韧性的合金，在其表面再附上大量的光电转换效率大于90%的太阳能板，为系统提供电力能源，同时也是一个巨大的安全的核反应堆，系统除电力以外的主要能源均由该反应堆提供。连接管道：主要由高强度、高韧性的复合材料构成。主要作用是：联通中心圆盘和主体圆圈，提供输送能源到主体圆圈的通道。三、”生命圈II”生命保障系统介绍1.维持生命的物质条件介绍：人类主要居住在生活区，而整个系统的氧气主要由生活区提供，同时整个系统的大气成分、大气湿度等的动态平衡也主要由生命区调控。生命区存在大量的种类丰富的植物、动物和细菌等以构成由生产者、消费者和分解者组成的完整的生物圈系统，正是这个小型的生物圈系统为人类的长期居住提供了必要的物质基础:食物、水、氧气等。由于小型生物群物种种类较少的原因，导致生物圈稳定性较差，需要人类的监控和干预，从而使生物圈能长期维持。2.重力模拟系统的介绍：整个系统将处于固定速度的自转状态，合适的自转速度可以模拟出地球的重力环境，使生活其中的人不会因为长期处于失重环境导致骨质流失，肌肉萎缩等疾病，也不会由于失重环境导致人类无法进行生殖繁衍。系统自转的能量来源于中心圆盘里核反应堆提供。3.昼夜交替与四季模拟系统介绍：由于太空中会一直有太阳光的照射，为了使人的生物钟以及其他生物的生物钟不会紊乱，而导致出现生理疾病，为此建立了昼夜交替与四季模拟系统。昼夜的交替是通过主体圆圈上半部分由透明的复合材料构成的顶部的透明度的可控制变化实现的，当起全透时，是白天；当期透明度下降到一定程度时，是黑夜。这种材料还有过滤过量紫外线的功能，不会使过量紫外线直接照射到生命圈内部。四季的模拟是通过控制太阳光入射量实现的，随着太阳光入射量的增大，光的热效应越明显，据此控制系统内部的温度，达到模拟四季的目的。4.逃生舱的介绍:”生命圈II”停靠有大量的逃生舱，在紧急时刻可以供居住的人驾驶逃生舱转移到地球。5.“生命圈II”的自我保护介绍：为了使人可以安全健康的生活在生命圈中，不会由于陨石等物体的撞击威胁到系统的安全性，建立了武器系统，武器系统分布在整个系统的若干个地方，配合雷达等探测系统使用，当侦测到有陨石靠近时，武器系统便会向陨石发射聚能激光，将陨石打碎变为太空尘埃 。四、“生命圈II”动力与能源系统介绍1.动力：维持生命圈自转的动力来自中心的圆盘内核反应堆提供的能量，具体实现过程是：将核能转换为电磁能，在中心和外部圆圈分别设置不同极性的磁场，通过磁场方向的交替变化从而使主体圆圈转动起来。为了防止强磁场对其他系统的影响，需要将磁场约束起来。2.能源系统的介绍；能源主要有太阳能发电得到的电能和中心圆盘内核反应堆得到的核能。光电转换效率高于90%的太阳能电池板将广泛布置在系统的各个部分，包括贴附在中心圆盘上和主体圆圈上。电力的输送主要靠有线传输和高效率的无线传输技术进行传输。中心圆盘采用核聚变反应，聚变材料是来自月球的氦3（一种没有辐射的核能源），氦3在月球的储备极其丰富，同时由于聚变反应可以提供比裂变反应更多的能量，所以能源系统可以为生命圈系统长期稳定的提供大量的能源，这些能源将用来给生命圈系统提供电能以及其他通讯系统的使用，同时是人类调控内部生物圈的大气循环、水循环等的外来能量源。3.该能源系统的优点：首先是安全，没有核辐射发出，同时由于能源系统与生活区的分离，也使得安全性大大提高。其次是高能稳定，聚变反应可以提供大量能量。最后是长期，聚变反应的材料氮3在月壤中的储备极其丰富，不用担心资源的枯竭。五、控制系统的介绍1.控制系统的位置与构成：控制系统位于主体圆圈的控制区中，主要由中心计算机系统、信号发射与接收反馈系统两部分构成。2.控制系统的工作过程：控制系统将实现高度的自动化与智能化，只需要少数的人在计算机系统的中心进行简单的工作就可以控制整个系统的正常高效的运转，在其中工作的人只需要对一些关键的指令做决定，其他决定